CN202601345U - 保护器件 - Google Patents

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Abstract

一种保护器件，具有器件体(1)和用薄金属片制成的带有接触区域(8)的接触元件(3)，接触区域(8)具有外轮廓线(7)和至少一个孔(9)，其中接触区域(8)设置在具有侧边缘(12)的器件体的一侧，并且外轮廓线(7)具有沿侧边缘(12)的直线区域分布的直线区域，其中外轮廓线(7)的直线区域通过倒圆的角连接。

Description

保护器件
技术领域
本实用新型涉及一种具有器件体和接触元件的器件。 
背景技术
用于保护电网和设备免受过电压和过电流的一些器件，例如陶瓷压敏电阻器，需要用于外接触的接触元件，这些接触元件提供大的电流承载能力。为此可以在例如陶瓷压敏电阻器的器件体上以均匀的厚度沉积形式为薄金属层(例如银)的外部金属化层。为通过其进行向器件体的供电的外接触，例如在器件体的金属化的面上焊接接触薄片(例如用薄铜片制成)，使得接触薄片完全或者部分覆盖金属化的面。 
对于用于外接触的接触元件存在不同的几何图形变体，它们遵循下面的解决方案：用于外接触的连接薄片几乎完全覆盖金属化的面。缺点是：大的接触面在焊接了连接薄片后会引起大的热机械应力，这种热机械应力潜在地导致在陶瓷体内形成裂缝并进一步潜在地导致器件失效。另外的缺点是：不容易判断焊接质量并且不容易用几乎完全焊接的薄片转换一些规格要求或者用户要求。 
在另一种解决方案中焊接部分覆盖金属化面的环或者带，然而这些环或者带的形状没有关于电流承载能力优化。这里的缺点是：不均匀的电流密度分布引起金属化层内的局部温度过高。由此或者降低器件的电流承载能力或者必须使用厚的金属化层，这提高了材料使用量和成本。 
实用新型内容
本实用新型的任务是提供一种器件，该器件具有用于外接触块状的器件体例如压敏电阻器的接触元件，该器件能够使用尽可能少的材料而具有尽可能大的电流承载能力和尽可能高的抵御热机械负荷的稳定性。也希望遵守例如用户特定的关于延伸接触(Weiterkontaktierung)的形状和位置的规定。 
所述解决方案是一种器件，其具有器件体和用薄金属片制成的带有接触区域的接触元件，所述接触区域具有外轮廓线和至少一个孔，其中接触区域在具有侧边缘的器件体的一侧设置，并且外轮廓线具有沿所述侧边缘的直线区域分 布的直线区域，其中外轮廓线的直线区域通过倒圆的角连接。“沿...分布”指基本上并排分布或者重叠分布。 
接触元件的大的电流承载能力和同时小的材料使用量通过薄金属片的接触元件的特殊的造型实现。接触元件的接触区域焊接在例如压敏电阻器的器件体的金属层上并且部分覆盖金属化层。所建议的接触元件的形状对于具有有角的横截面一例如矩形或者正方形的横截面一的例如压敏电阻器的器件体优化。 
用于矩形或者正方形的器件体的接触区域几何图形的特征是：外轮廓线是具有倒圆的角的矩形或者正方形。在薄金属片的接触区域的中心有圆形孔，它通过直的桥形接片(Steg)部分地用薄金属片材料填满，使得例如形成两个扇形的孔。也可以考虑多个桥形接片。通过接触区域或者连接薄金属片的该特殊形状使电流在例如压敏电阻器的器件的金属化层内非常均匀地分布。这样避免局部电流密度和温度的过高并且实现高的电流承载能力。 
所建议的薄金属片形状既适合具有用侧面设置的接片形成的延伸接触也适合器件的中心区域内通过凸起的面形成的延伸接触。这使得能够考虑有关延伸接触的位置和形状的规格要求。 
接触元件的实施例的薄金属片形状能够在工艺上简单而低成本地制造(例如通过冲压)，并且以标准方法焊接在例如压敏电阻器的器件的金属化层上。 
接触元件的这种形状阻止电流密度波动，使得金属层或者金属化层能够在器件体上薄薄地和节省材料地构成。接触区域也节省材料地构成。这点通过在器件体上用尽可能小的覆盖面满足上述要求的连接薄金属片的专门的造型而实现。这特别使得能够平衡金属化层在焊接区域内部和外部的负荷。这通过组合孔的圆形的内轮廓和接触区域的倒圆的正方形的外轮廓实现。各个孔之间的附加的桥形区域在接触区域的内部区域内负责在延伸接触是单侧的和薄金属片的厚度很小(例如0.3mm)的情况下获得均匀的电流分布。此外桥形区域使得能够在器件横截面的中心区域内设置延伸接触(例如通过桥形区域上的凸起的薄金属片区域)而不会使局部电流密度过高。 
根据优选实施方式，外轮廓线与侧边缘隔开。 
根据优选实施方式，外轮廓线的形状是带有倒圆的角的矩形。 
根据优选实施方式，侧边缘的形状是带有倒圆的角的矩形。 
根据优选实施方式，孔形成为圆形或椭圆形。 
根据优选实施方式，所述至少一个孔包括两个由桥形区域彼此分开的孔。 
根据优选实施方式，两个孔各具有沿桥形区域基本上成直线分布的轮廓线。 
根据优选实施方式，两个孔各具有在桥形区域的相对侧成圆形分布的轮廓线。 
根据优选实施方式，两个孔为扇形。 
根据优选实施方式，此外包括延伸接触区域，其被弯曲为，使得该延伸接触区域在桥形区域上或下方设置。 
根据优选实施方式，接触元件包括与接触区域成角度弯曲地位于器件体的边缘侧上的延伸接触。 
根据优选实施方式，接触元件包括桥形的、远离器件体延伸的延伸接触。 
根据优选实施方式，接触元件用铜薄金属片制成。 
根据优选实施方式，接触区域设置在器件体上的金属层上。 
根据优选实施方式，器件体是压敏电阻器。 
附图说明
下面参考附图根据实施例解释本实用新型。附图中： 
图1示出器件的一个实施例的正面， 
图2示出器件的一个实施例的背面， 
图3示出器件的一个实施例的背面， 
图4示出器件的一个实施例的背面， 
图5示出接触元件的一个实施例， 
图6A和6B示出接触元件的其它实施例。 
相同的附图标记示出相同的特征或者这样的相似的功能。 
具体实施方式
图1示出例如压敏电阻器的器件的一个实施例的正面。该器件作为器件体1包括陶瓷块，该陶瓷块可以具有33×33×3mm的示例性尺寸，带有4mm半径的倒圆。在器件体1的正面和背面各沉积一个金属层2，例如银层，它的大小为30×30mm，带有4mm半径的倒圆。 
外接触通过包括接触区域8的、由薄金属片-例如铜-制成的接触元件3进行，该接触区域8沉积-例如焊接-在金属层2上并且分区域地覆盖金属层2。此外接触元件3包括延伸接触4，其例如在正面作为6mm宽的条在中间连接到 接触区域8。延伸接触4为桥形或鱼尾形并且从器件体1延伸出来。在延伸接触4的末端可以设置孔或者该末端可以被弯曲(图1中未示出)。在接触区域8和延伸接触4的过渡之间可以设置阶梯形的错差(Versatz)，例如通过两个具有相同角度但是在相反方向上弯折的弯折构成。 
接触区域8一直延伸到器件体1的侧边缘12处，确切说一直到金属层2的边缘处。但是在器件体1或者金属层2的侧边缘12和接触区域8的外轮廓线7之间设置距离a。外轮廓线7具有沿器件体1的侧边缘12的直线区域分布的直线区域，其中外轮廓线7的直线区域通过倒圆的角连接。 
此外接触区域8具有两个通过薄金属片的桥形区域11彼此分开的孔9。 
孔9各具有轮廓线10，该轮廓线沿桥形区域11基本上成直线分布，并且在桥形区域11的相对侧成圆形分布，使得空隙9成为扇形或者半圆形。扇形是圆面的、由圆弧和弦限定的部分面。 
应该注意，可以考虑仅具有一个例如圆形或者椭圆形的孔的实施例(未图示)。 
图2示出器件的一个实施例的背面，该器件具有其形状与接触区域8的形状一致的接触元件3。接触区域8的外轮廓线7具有沿器件体1的侧边缘12的直线区域分布的直线区域，其中外轮廓线7的直线区域通过倒圆的角连接。此外接触区域8具有两个扇形空隙9，它们通过薄金属片的桥形区域11彼此分开。在桥形区域11的一侧是矩形的薄金属片区域，其用作延伸接触区域6并且被弯曲，使得该薄金属片区域位于桥形区域11上。替换的是该薄金属片可以被弯曲，使得它位于桥形区域11的下方。通过桥形区域11和延伸接触区域6的双重薄金属片层，在器件的背面上产生用于延伸接触的凸起的区域。延伸接触区域6例如可以为4.5mm宽和9mm长。关于它的宽度该区域例如可以从中心错开1.5mm。具有双倍薄金属片厚度的用于延伸接触的凸起的区域与延伸接触4一样，可以关于不同的要求-例如用户规格-被优化和选取尺寸。在本实施例中延伸接触区域6的宽度小于桥形区域11的宽度。 
迄今已知的例如为环形的接触区域(未图示)与上述实施例相反没有延伸到器件体的正面或背面的角区域内，随之导致相对大的角区域由于为它设置的相对短的圆弧段而表现出差的电流供给。迄今的接触区域(未图示)的外轮廓线内的角导致电流增大，其与外接触和金属层的希望的均匀的电流过渡相反。 这一效果也在向上弯曲延伸到孔中的薄金属段的末端的情况下在该薄金属段的角上出现。 
上述缺点通过具有倒圆的角的矩形接触区域8的实施例克服。它产生优点，因为外轮廓线7与圆形接触区域相比向外引出，由此外轮廓线的造型与金属层2的形状相匹配。为了不过大地或者不用过多材料地构造接触区域8的铜层，在接触区域8的内部区域内设置至少一个孔9。通过改变孔的直径可以匹配接触元件3的材料花费。孔的圆形基本形状或者带有一个或者多个桥形区域11的孔布置的圆形基本形状能够实现优化的电流分布。桥形区域11在孔的内径较大时用于附加地向所述内部区域供电。 
外轮廓线7的倒圆的角阻止电流尖峰。这一目的还通过在连续的桥形区域11内集成双重的薄金属片实现，使得这里也避免了角。 
图3和4示出器件的其它实施例的背面，其中延伸接触通过延伸接触区域6以桥形接片宽度构成，参见图3，或者通过两个半桥形接片宽度的薄金属片区域6形成，它们从桥形区域11的相对的侧面折叠到桥形区域上，参见图4。 
此外图2到图4的实施例示出桥形区域11的宽度可以改变。图3示出孔9不一定对称，而可以作为例如具有相同半径的不同大小的扇形片段形成。 
图5示出用于器件体1的正面的接触元件3的一个实施例，该器件体与图1中的实施例的不同在于，桥形区域11的取向与延伸接触4的取向相比不是平行地而是成角度地-在该情况下成45度角或者135度角-进行。 
图6A示出接触元件3的一个实施例的俯视图，图6B示出该实施例的侧视图，该接触元件的延伸接触5与接触区域8的外侧相接，并且以直角弯曲，使得延伸接触5位于器件体1的侧面。 
接触区域8以有利的方式如此选取尺寸，使得最大的电流负荷在内区域和外区域中大体相等。 
为了对接触元件造型，可以使用下面的设计规则： 
a R m ≤ 0.6
2 3 a ≤ R ≤ R m
5 ≤ d a ≤ 20
其中，这些变量在图1中可见并且具有下面的意义： 
a： 接触区域薄金属片和金属层的边缘之间的距离 
Rm：金属层的角半径 
R： 接触区域薄金属片的角半径 
d： 接触区域薄金属片中的内孔的直径 
s： 桥形接片宽度 
b： 接触区域总宽度，即金属层的宽度减去双倍的距离a。 
桥形区域的宽度s从针对具有双倍薄金属片厚度的延伸接触区域6的规定产生。图3和4示出对准桥形区域11的可能性。在图2中与图3相反重建对称性。对于正面，桥形接片宽度与图2中的桥形接片宽度相同地选择。 
在具有33×33×3mm的示例性尺寸的块状器件的情况下示例性地产生下面的尺寸： 
a： 2.0mm 
Rm：4.0mm 
R： 4.0mm 
d： 21.0mm 
s： 6.0mm(图1和2)；4.5mm(在图3中+1.5mm错差)；9.0mm(在图4中) 
b： 26.0mm 
应该注意，实施例的特征可以组合。此外所示接触元件3针对正面的实施例在器件中也可以与针对背面的实施例组合，使得桥形区域11在该器件的正面和背面上的取向可以与延伸接触4的取向平行地、成直角地或者彼此成任意角度地进行。 

Claims (15)

1.一种具有器件体(1)和接触元件(3)的保护器件，所述接触元件(3)用薄金属片制成并带有接触区域(8)，其特征在于，所述接触区域(8)具有外轮廓线(7)和至少一个孔(9)，其中接触区域(8)在具有侧边缘(12)的器件体(1)的一侧设置，并且外轮廓线(7)具有沿侧边缘(12)的直线区域分布的直线区域，其中外轮廓线(7)的直线区域通过倒圆的角连接。
2.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，外轮廓线(7)与侧边缘(12)隔开。
3.根据权利要求1或2所述的保护器件，其特征在于，外轮廓线(7)的形状是带有倒圆的角的矩形。
4.根据权利要求3所述的保护器件，其特征在于，侧边缘(12)的形状是带有倒圆的角的矩形。
5.根据权利要求1或2所述的保护器件，其特征在于，孔(9)形成为圆形或椭圆形。
6.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，所述至少一个孔(9)包括两个由桥形区域(11)彼此分开的孔(9)。
7.根据权利要求6所述的保护器件，其特征在于，两个孔(9)各具有沿桥形区域(11)基本上成直线分布的轮廓线(10)。
8.根据权利要求6或7所述的保护器件，其特征在于，两个孔(9)各具有在桥形区域(11)的相对侧成圆形分布的轮廓线(10)。
9.根据权利要求6所述的保护器件，其特征在于，两个孔(9)为扇形。
10.根据权利要求6或9所述的保护器件，其特征在于，此外包括延伸接触区域(6)，其被弯曲为，使得该延伸接触区域(6)在桥形区域(11)上或下方设置。
11.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，接触元件(3)包括与接触区域(8)成角度弯曲地位于器件体(1)的边缘侧上的延伸接触(5)。
12.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，接触元件(3)包括桥形的、远离器件体(1)延伸的延伸接触(4)。
13.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，接触元件(3)用铜薄 金属片制成。
14.根据权利要求1或13所述的保护器件，其特征在于，接触区域(8)设置在器件体(1)上的金属层(2)上。
15.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，器件体(1)是压敏电阻器。 
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